水輪發(fā)電機智能控制柜

1、水輪發(fā)電機智能控制柜一、概述我公司根據(jù)低壓機組的特點和全智能化無人值守的要求， 專門為提高低壓機 組發(fā)電質(zhì)量及自動化程度而設(shè)計的， 本著高品質(zhì)高性價比的原則，研發(fā)了三合一 智能柜EPC-3000系列低壓水輪發(fā)電機組智能控制系統(tǒng)產(chǎn)品。本系統(tǒng)具有結(jié)構(gòu)簡單、設(shè)計新穎、綜合自動化程度高、產(chǎn)品應(yīng)用最新、集成 度高、最新的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等優(yōu)點，在一套系統(tǒng)中包含水機控制、功率智能控制、發(fā) 電機保護、同期、發(fā)電機溫度巡檢、轉(zhuǎn)速檢測、微機勵磁、調(diào)速器控制等單元。其中機組控制環(huán)節(jié)采用“傻瓜式”智能控制設(shè)計理念，一鍵開停機、智能停 機，實現(xiàn)電站無人值守，少人值班的全自動化封閉式運行管理。本系統(tǒng)的核心控制部分EPC-300

2、0系列低壓機組智能控制系統(tǒng)是一種實用、 安全、可靠、投資經(jīng)濟的具有免現(xiàn)場維護特點的控制柜，適合于低壓小型水輪發(fā) 電機組，特別是農(nóng)村小水電機組的新建或改造的高智能化要求的項目。本系統(tǒng)硬件、軟件采用模塊化、結(jié)構(gòu)化，既便于設(shè)備的擴充，又利于功能的 增加和系統(tǒng)擴大規(guī)模，本系統(tǒng)包含下列功能：1）、一鍵式自動開機并網(wǎng)發(fā)電，按水位自動開、停機，低功率智能停機；2）、遠程開停機智能控制，事故及緊急停機；3）、運行/停機智能在線監(jiān)測，實現(xiàn)自動化無人值守（電氣部分）4）、自動或手動調(diào)頻、調(diào)功、增磁、減磁、同期并網(wǎng)；5）、最優(yōu)化智能運行方式，可確保發(fā)電機處于最優(yōu)化運行狀態(tài)；6）、微機勵磁控制，可實現(xiàn)恒壓、恒無功、恒

3、功率因數(shù)智能運行方式；7）、調(diào)速器自動控制；8）、高精度發(fā)電機電量和非電量檢測（三相電壓、三相電流、有功功率、無 功功率、頻率、CO、有功電度、轉(zhuǎn)速、發(fā)電機溫度、網(wǎng)壓、網(wǎng)頻等）；9）、保留常規(guī)手動操作及常規(guī)儀表；10）、溫度巡檢（016路可選），標準配置8路巡檢功能11）、參數(shù)密碼及智能越線保護，防止隨意或失誤修改造成設(shè)備不正常運行 或誤動作12）、本系統(tǒng)是具有完整的獨立控制功能，配上后臺，可組成網(wǎng)絡(luò)，完成電站的集中管理、集中控制、數(shù)據(jù)記錄、查詢打印等，多個電站可接受調(diào)度中心的 遠距離控制與調(diào)度，實現(xiàn)無人值守或少人值守。主要技術(shù)指標發(fā)電機輸出電壓發(fā)電機輸出電流勵磁輸出電壓勵磁輸出電流發(fā)電機輸出

4、電壓發(fā)電機輸出電流勵磁輸出電壓勵磁輸出電流溫度測量精度a A/D轉(zhuǎn)換：A/D轉(zhuǎn)換速率：電源適應(yīng)性：功率消耗：1.2使用環(huán)境1）、自然環(huán)境安裝地點：環(huán)境溫度：貯存溫度：海拔高度：400V士 10% （三相交流）0 4000A0 300V0 500A8路輸入，分辨率16位。100K/S。電源電壓變化范圍土 20%200W室內(nèi)；-5 C +45 C ;-10 C + 55 C; 2500米；相對濕度： 90%無凝露;安裝傾斜角度： 10 ;允許振動條件為10150Hz時，振動加速度不大于 5m/s2;地震設(shè)防烈度：級；地面水平加速度 0.2g;地面垂直加速度0.1g;使用環(huán)境的周圍介質(zhì)無爆炸危險，不

5、應(yīng)含有腐蝕性氣體，所含導(dǎo)電塵埃的濃度不應(yīng)使絕緣水平降低到允許極限值以下。無線電干擾：電磁干擾（EMI） 10V/m當海拔高度超過1000米時，最高溫度的相應(yīng)規(guī)定如下表：海拔高度（米）h 10001000h 15001500h 20002000h300次/秒優(yōu)于0.5 %小于5%小于1.5次小于5秒10% 130% Ue （或 0%- 100% IFe）正調(diào)差，縱差為土 0.1 %,可設(shè)定頻率變化1 % ,機端電壓變化小于額定的土不高于1%每秒，不低于0.1 %每秒數(shù)字PID技術(shù)是將測量到的發(fā)電機電壓與給定值求差，再經(jīng)線性放大，再進入超前滯后校準環(huán)節(jié)，使系統(tǒng)具有快速的響應(yīng)能力，保證系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)精度并

6、使系統(tǒng) 穩(wěn)定運行。手動控制手動控制是一種備用控制方式，當自動控制故障時自動切換到手動運行。手動控制在調(diào)試和故障時會用到。手動控制以發(fā)電機轉(zhuǎn)子電流作反饋量，經(jīng)過 PI校正后輸出控制量。手動控制和自動控制互相自動跟蹤。手動控制調(diào)節(jié)范圍5%-130麻定勵磁電流（電壓）。運行方式恒機端電壓閉環(huán)運行方式；恒勵磁電流閉環(huán)運行方式；恒無功閉環(huán)運行方式；恒功率因數(shù)運行方式；調(diào)差為保持多臺機組并聯(lián)運行，實現(xiàn)機組之間無功的穩(wěn)定分配，調(diào)節(jié)器設(shè)置正調(diào) 差功能；另一方面為縮短單元接線機組與系統(tǒng)的電氣距離，補償主變的阻抗壓降，設(shè)置負調(diào)差功能；考慮到低壓機組的特點，本裝置只配設(shè)正調(diào)差功能，單元接線 機組，則將調(diào)差系數(shù)設(shè)小或

7、為零，范圍為 +15%,整定步長為0.01%。自診斷、容錯、自恢復(fù)對于自動通道和手動通道，當發(fā)生反饋、命令信號丟失，參數(shù)、命令錯誤等 故障時，首先采取智能容錯處理（運行參數(shù)的多組存儲、運行參數(shù)的智能限幅、 工作曲線的智能限幅等等），保證發(fā)電機安全運行，并啟動自恢復(fù)功能，恢復(fù)正 常的命令和參數(shù)信息；如恢復(fù)失敗，發(fā)出報警信號，然后根據(jù)狀態(tài)選擇是否緊急 停機?？刂破鞅Ｗo的原理及組成過勵保護為防止勵磁裝置由于軟硬件故障導(dǎo)致的誤強勵而設(shè)置的保護功能，該保護為不可自恢復(fù)型。斷線保護由于采用了交流單相獨立測量技術(shù)，單相的機端輸入電壓的斷線不會導(dǎo)致勵 磁裝置核心控制單元的無法工作，但因其可能會影響到裝置對有無

8、功的檢測，從而影響到恒無功、恒功率因數(shù)調(diào)節(jié)，調(diào)差、低勵限制等功能的正常工作，故設(shè)此保護功能，當斷線故障消除后，信號自動復(fù)歸。強勵限制當發(fā)電機端出現(xiàn)短路或沖擊負荷使機端電壓下降時，調(diào)節(jié)器將增大勵磁輸 出，以維持機端電壓的穩(wěn)定，促使保護快速，但為了防止過大勵磁造成對發(fā)電機 的造成的損害，需要對強勵進行限制，故設(shè)此限制功能。勵磁電流低于限制動作 值，自動復(fù)歸。過勵限制過勵限制單元是根據(jù)磁場繞組的熱穩(wěn)定要求對勵磁電流進行限制，具有與發(fā)電機轉(zhuǎn)子繞組發(fā)熱特性匹配的反時限特性。當勵磁電流小于1.1倍額定勵磁電流時，本限制功能不起作用。當勵磁電流大于1.1倍時，則按反時限曲線經(jīng)過設(shè)定 時間自動將勵磁電流限制在

9、1.1倍額定勵磁電流。在設(shè)定的電流復(fù)歸既轉(zhuǎn)子降溫 時間內(nèi)，若勵磁電流又一次超過1.1倍，則立即加以限制。低勵限制在發(fā)電機輸出一定的有功功率 P時，其允許輸出的最大滯相無功，受到允許 的額定勵磁電流和允許的額定定子電流兩方面的限制。特別是當發(fā)電機高于額定功率因數(shù)運行時，輸出的最大滯相無功Q受允許的額定定子電流的限制。為保證 發(fā)電機的安全運行，根據(jù)發(fā)電機的 PQ特性曲線，限制發(fā)電機在一定的有功功率 P下的輸出的滯相無功負荷 Q;其限制曲線與發(fā)電機功率特性曲線中的勵磁電流 限制曲線配合。低頻保護根據(jù)發(fā)電機電壓、頻率的大小，調(diào)整勵磁電流，使發(fā)電機電壓不超過由頻率 電壓關(guān)系所確定的數(shù)值。V/F限制特性是

10、與發(fā)電機及主變壓器鐵芯的過勵磁特性 相匹配，保證發(fā)電機在一定頻率范圍內(nèi)（一般為 45H入55H2J能穩(wěn)定機端電壓； V/F保護也稱低頻保護主要用來防止發(fā)電機和主變壓器低頻過激磁。過電壓保護為防止過電壓對發(fā)電機造成的損害，裝置設(shè)置了過電壓保護。失磁保護為防止勵磁電流過小發(fā)電機長期運行造成的損害，裝置設(shè)置了失磁保護。功率單元的組成和原理功率單元采用外部的三相可控硅全控橋式整流電路， 可以根據(jù)勵磁電流的大 小，確定可控硅的參數(shù)。當發(fā)電機正常運行時，可控硅的控制角a小于90 ,此時三相全控橋輸出正 電壓處于整流狀態(tài)，給勵磁繞組提供勵磁電流。因勵磁繞組時間常數(shù)遠大于勵磁電壓的脈動周期， 故通過勵磁繞組的

11、電流都 是平滑的直流，且每個可控硅的導(dǎo)通角度都是 120。而當發(fā)電機需要停機或快速降壓時，控制單元使可控硅的控制角 支90 , 此時三相全控橋輸出電壓為負，處于逆變狀態(tài)，勵磁繞組中儲存的磁場能量通過 整流橋反送回勵磁變壓器，再到勵磁電源（定子），實現(xiàn)能量的快速消耗，達到 快速滅磁（勵磁繞組電流快速衰減）的作用?？煽毓柙嬖诎l(fā)熱和承受正反向高電壓的不利因數(shù)， 故本裝置除合理選擇 可控硅元件外，還進行了科學(xué)合理的散熱設(shè)計，并考慮了針對可控硅元件的過流、 過壓和換向沖擊的保護等措施，以確保功率單元的穩(wěn)定可靠運行。三、系統(tǒng)功能本系列低壓水輪發(fā)電機組智能控制系統(tǒng)產(chǎn)品具有自動開 /停機、調(diào)速/調(diào)功、 勵

12、磁調(diào)節(jié)、自動準同期、自動功率調(diào)節(jié)、溫度檢測、機組飛逸保護、電流速斷保 護、過壓保護、485及TCP/IP通訊等功能。智能開停機單元智能開停機單元為本自動化控制裝置的核心， 是實現(xiàn)發(fā)電機全智能化控制的 核心。該單元包括模擬量輸入、開關(guān)量輸入和開關(guān)量輸出，全面監(jiān)控從冷卻水、旁 通閥、主閥、主閥前后壓力、出口開關(guān)、發(fā)電機電壓、電流、頻率、有功、無功、 到變壓器瓦斯、溫度等等發(fā)電機正常運行所涉及的各種電量和非電量信號和狀根據(jù)對發(fā)電機的狀態(tài)的實時檢測，以及相關(guān)外部控制裝置（調(diào)速、勵磁）的 特點，在收到開機命令后根據(jù)不同時段（時間和轉(zhuǎn)速）發(fā)出相關(guān)機構(gòu)的開啟和投 入命令，并實時檢測該機構(gòu)或單元的動作和運行情

13、況， 完成智能開機的全流程控 制。在收到停機命令時，按順序相相關(guān)裝置發(fā)出停機命令，斷開和關(guān)閉相關(guān)的閥 門機構(gòu)。在發(fā)電機或水輪機發(fā)生異常時，智能判斷，進行降負荷運行調(diào)節(jié)。在發(fā)電機或水輪機發(fā)生故障時，啟動緊急停機流程，實現(xiàn)發(fā)電機快速安全停 機。注：相關(guān)的操作與發(fā)電機的相關(guān)的設(shè)備配置情況有關(guān)。自動開機、停機當處于開機準備就緒狀態(tài)后，裝置接受到開機令，發(fā)出開機命令，啟動開機 流程，開始自動開機至發(fā)電狀態(tài)。當處于運行狀態(tài)，裝置收到停機令，發(fā)出停機 指令，啟動停機流程，開始自動停機至停機狀態(tài)。自動同期發(fā)電機的頻率與電壓接近系統(tǒng)的頻率與電壓，當頻差小于0.5HZ,相角小于10度、電壓差小于15V時，自動化裝置發(fā)出合閘指令，斷路器合閘，機組與電 網(wǎng)準同期并網(wǎng)。測量本系列低壓水輪發(fā)電機組智能控制系統(tǒng)產(chǎn)品具有自動測量功能，在裝置顯示屏上，可以顯示電壓、電流、頻率、有功功率、無功功率、功率因素、發(fā)電機組 溫度等。手動控制1）、手動